Roboter

Computer und Roboter

Roboter

Waren Roboter vor einigen Jahrzehnten noch bloße Science-Fiction, sind sie aus dem Leben heute kaum mehr wegzudenken. Sie bauen Autos, entschärfen Bomben und tauchen in die Tiefen der Ozeane. Auch die Raumfahrt ist bei ihren Missionen auf die Unterstützung von Robotern angewiesen. Doch bevor das erste Roboterfahrzeug auf dem Mars herumfahren konnte, mussten Forscher erst viele Jahre Entwicklungsarbeit leisten.

Was ist eigentlich ein Roboter?

Das Wort "Roboter" wird vom tschechischen "robota" abgeleitet, das so viel heißt wie Fronarbeit. Der tschechische Schriftsteller Karel Ĉapek nannte 1920 die Maschinenmenschen in seinem Theaterstück Rossums Universal Robots (R.U.R.). In dem Drama werden diese in Tanks herangezüchtet, um an Stelle von Menschen in der Industrie zu arbeiten.

Die Wortschöpfung "Roboter" hielt Einzug in viele Sprachen. 1926 trat mit dem Film "Metropolis" eine menschliche Maschine das erste Mal auf die Kinoleinwand. Berühmtheit erreichten die Roboter schließlich in den 1940er Jahren durch die Erzählungen Issac Asimov.

Plakat zum Film 'Metropolis. Darauf ist ein goldener, humanoider Roboter zu sehen, der einer Frau nachempfunden ist.

Erster Roboter auf der Kinoleinwand

Roboter sind Maschinen, die sich selbständig bewegen und verschiedene Tätigkeiten erledigen können. Das unterscheidet die Roboter von ferngesteuerten Maschinen, die Befehle von Menschen brauchen - und damit nicht selbständig sind. Auch Automaten sind keine Roboter, da sie nur eine einzige Arbeit ausführen. Auch Computer gelten nicht als Roboter, weil sie sich nicht bewegen können.

Die Versuche, Arbeit von Menschen durch Mechanik zu ersetzen, gehen weit zurück. Schon in vorchristlicher Zeit erfanden die Griechen einfache Automaten, die ohne direkte Einwirkung der Menschen Tätigkeiten ausführen konnten. So entstand 270 vor Christus die erste wasserbetriebene Uhr. Aus dem frühen neunten Jahrhundert entstand in Bagdad das Buch der raffinierten Geräte, "Kitab al-Hiyal", in dem mehr als hundert Automaten beschrieben werden.

Auch Maschinen sehen, tasten und hören

Ein besonderes Problem bei der Entwicklung von Maschinen, die sich selbstständig bewegen, ist die Orientierung. Der erste sehende Roboter entstand mithilfe von Fotozellen, die das Erkennen von Helligkeitsunterschieden ermöglichen. Die berühmten Roboter-Schildkröten Elsie und Elmer konnten dadurch 1950 erstmals die Lichtquelle orten, die ihre Ladestation markierte.

US-Forscher der Universität von Kalifornien haben kürzlich einen Roboter entwickelt, der dreidimensional sehen kann und in der Lage ist, Handtücher zu falten und dann aufeinander zu stapeln. Mithilfe von zwei Kameras im Kopf des Roboters wird ein dreidimensionales Bild der Umgebung erstellt. Diese Fähigkeit ist wichtig, damit Roboter sich in Zukunft auch in einem Raum, er ihnen unbekannt ist, bewegen können, ohne gegen die Wände zu stoßen.

Bundeskanzlerin Angela Merkel schüttelt auf einer Messe einem Roboter die Hand.

Roboter können fest zugreifen

Auch Roboter, die hören können, gibt es bereits seit einigen Jahrzehnten. So entwickelte die Waseda-Universität in Japan 1973 den "Wabot-1". Der Roboter konnte hören, sehen, tasten, laufen und sich mithilfe eines Sprachsynthesizers sogar unterhalten, so dass seine Entwickler ihm die Intelligenz eines 18 Monate alten Kindes bescheinigten.

Auch der Tastsinn von Robotern hat sich im Laufe der vergangenen Jahre stark verbessert. Noch vor nicht allzu langer Zeit waren feinmotorische Abläufe undenkbar, etwa das Halten eines Stiftes mit Daumen und Zeigefinger. Inzwischen können Roboter rohe Eier und Flaschen greifen, ohne diese zu beschädigen.

Roboterwissenschaftler der Technischen Universität München haben eine Kunsthaut entwickelt, mit der die Roboter Berührung spüren und Hindernissen ausweichen können. Gerald E. Loeb und Jeremy A. Fishel von der Universität Südkalifornien haben eine Kunsthand entwickelt, deren Finger mit so empfindlichen Sensoren ausgestattet sind, dass sie unterschiedliche Materialien erkennen können.

Mechanische Fließbandarbeiter

Fabrikationsstraße in einer Autofabrik. Die Karosserie eines Autos wird von mehreren Roboterarmen bearbeitet. Dabei sprühen Funken.

In der Autoindustrie sind Roboter heute unersetzlich

In der Industrie wurden Roboter erstmals in den 1960er Jahren eingesetzt, also erst 20 Jahre nach ihrer literarischen Etablierung durch Asimov. George Dovel und Joe Engelberger entwickelten mit ihrer Firma Unimation den Unimate, den ersten kommerziell erhältlichen Industrieroboter.

Er wurde unter anderem an den Fließbändern des Autoherstellers General Motors für sich wiederholende und gefährliche Arbeiten eingesetzt. So stapelte der Unimate etwa hoch erhitzte Metallteile. Bereits 20 Jahre später wurde der Einsatz von Robotern in der Autoherstellung zur Routine. Auch andere Industriezweige nehmen Roboter zur Hilfe. So gibt es in Chemieunternehmen Automationsstraßen, die komplexe Arbeitsabläufe vollständig übernehmen.

Roboter sind überall da, wo wir nicht sein können

Inzwischen übernehmen Roboter in vielen Bereichen Tätigkeiten, die der Mensch ungenauer, langsamer oder überhaupt nicht ausführen kann. Letzteres gilt besonders für Missionen im Weltraum.

Die unbemannte Raumsonde Pathfinder setzte 1997 nach siebenmonatigem Flug erstmals ein Roboterfahrzeug (Sojourner)auf dem Mars ab, das für die extremen klimatischen Bedingungen auf dem Roten Planeten gerüstet war. Anfang August 2012 landete der bisher teuerste Roboter der NASA auf dem Mars.

Der Marsrover Curiosity soll nun, ausgestattet mit neuester Technik, die Marsoberfläche untersuchen und Informationen über die Bodenbeschaffenheit und Atmosphäre auf dem Planeten zur Erde schicken. Aber auch für andere Aufgaben im All sind Roboter unerlässlich. So helfen Roboterarme bei Arbeiten an der internationalen Raumstation ISS und reparieren defekte Satelliten.

Ein Roboter auf Ketten mit einer großen Greifzange und zwei augenähnlichen Objektiven. Dahinter kniet ein Mann im Anzug, der einen Armeehelm trägt.

Bomben-Entschärfer für den Ernstfall

Die Erforschung der Ozeane wäre ohne Roboter ebenfalls undenkbar. Sie ergründen die Meerestiefen, helfen beim Erkennen von Umweltgefahren wie ausgelaufenem Öl oder bei der Schatzsuche. 1986 erkundete der Roboter Jason Junior zusammen mit dem bemannten Tiefseetauchboot Alvin in 3965 Metern Tiefe das Wrack der Titanic.

Viele der Unterwasserroboter haben die Form eines kleinen U-Boots. Diese Autonomous Underwater Vehicles (AUV) werden ferngesteuert oder vor dem Einsatz so programmiert, dass sie ihre Arbeiten eigenständig ausführen können.

Auch in Krisengebieten können Roboter dem Menschen ihren Dienst leisten. Sie werden bei Bränden eingesetzt, suchen nach Minen oder enschärfen Bomben. Dafür müssen sie in der Lage sein, sich in sehr unwegsamem Gelände fortbewegen zu können.

Für die Bombenentschärfung sind die Roboter oft mit einem tiefliegenden Fahrgestell und einem frei beweglichen, ferngesteuerten Arm ausgestattet. An dessen Spitze befindet sich ein Zertrümmerungsgerät, das mit hoher Energie einen Wasserstrahl in die Sprengstoffkammer schießt und sie so unwirksam macht. Kleine unbeabsichtigte Detonationen können die Roboter überstehen.

Neben all diesen Möglichkeiten gibt es inzwischen viele weitere Einsatzgebiete für Roboter. Ob im Haushalt als Staubsauger, im Operationssaal, im Labor oder im Kinderzimmer: Roboter gehören zum Alltag dazu.

Weiterführende Infos

Autor/in: Julia Lohrmann/Johannes Eberhorn/Wiebke Ziegler

Stand: 23.07.2014, 13:00

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